Исследование раскрывает механизм повреждения фотосинтеза
Международная группа учёных под руководством Терри Брикера из Университета штата Луизиана (LSU) решила давнюю загадку, связанную с процессом фотосинтеза. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Проблема самоотравления
Ключевой белковый комплекс фотосинтеза — Фотосистема II — в процессе производства кислорода генерирует вредные активные формы кислорода (АФК), такие как перекись водорода (H2O2). Эти соединения повреждают белки самого комплекса, что приводит к снижению его продуктивности до 20% за несколько часов светового дня.
Виновники и место повреждения
Используя метод масс-спектрометрии, исследователи установили:
- Основными агентами повреждения являются гидроксильный радикал и супероксид.
- Первыми повреждаются аминокислотные остатки в областях белков D1 и D2, расположенных ближе всего к месту образования кислорода.
- Позже повреждения распространяются вдоль цепи переноса электронов.
Эксперименты проводились на экстрактах листьев шпината, которые подвергали воздействию яркого солнечного света с последующим анализом модифицированных аминокислот.
Значение открытия
Исследование впервые точно идентифицировало конкретные АФК, мишени и механизм фотоокислительного повреждения Фотосистемы II. Это открывает новые возможности для понимания работы фотосинтеза и, потенциально, для разработки методов защиты растений, что может повысить урожайность.
"Мы определили активные формы кислорода, в основном ответственные за фотоокислительное повреждение, их первичные мишени и механизм. Это открывает новую парадигму для понимания системного поведения Фотосистемы II", — отметил соавтор Равиндра Кале.